(57)【要約】【課題】機関の高速回転時に、機関を制御するマイクロプロセッサに電源電圧を与える定電圧電源回路のスイッチ素子で生じる損失を少なくすること。【解決手段】磁石式交流発電機１の出力を整流する整流回路２をダイオードＤ1ないしＤ3とサイリスタＴhとの混合ブリッジ回路により構成する。整流回路２の出力電圧Ｖinを定電圧電源回路４に入力して一定の電圧Ｖoutに変換し、この電圧Ｖoutをマイクロプロセッサ５Ａに電源電圧として与える。機関の回転速度が設定回転速度以下のときにはサイリスタＴhをオン状態にして整流回路２に全波整流動作を行わせることにより機関の低速時に電源電圧が不足するのを防止する。回転速度が設定回転速度を超えたときにはサイリスタＴhをオフ状態にして整流回路２に半波整流動作を行わせることにより、定電圧電源回路４に入力される電圧を低くしてトランジスタＴＲ1で生じる損失を少なくする。【選択図】    図１
2005147016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関により駆動される磁石式交流発電機の交流出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力電圧を一定の直流電圧に変換する定電圧電源回路と、前記定電圧電源回路から電源電圧が与えられることにより動作状態になって前記内燃機関に付属する機器を制御するコントローラとを備えた内燃機関用制御装置において、
前記整流回路は、Ｈブリッジの１対の下辺の少なくとも一方をスイッチ素子で構成し、他の辺をダイオードで構成した混合ブリッジ回路からなっていて、前記スイッチ素子のオンオフにより全波整流回路と半波整流回路とに切り換え得るように構成され、
前記コントローラは、前記磁石式交流発電機の出力から前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度が設定回転速度以下のときに前記混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、検出された回転速度が設定回転速度を超えたときに前記混合ブリッジ回路を半波整流回路として動作させるように前記回転速度に応じて前記スイッチ素子を制御する整流動作切り換え制御手段とを備えていること、
を特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項２】
内燃機関により駆動される磁石式交流発電機の交流出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力電圧を一定の直流電圧に変換する定電圧電源回路と、前記定電圧電源回路から電源電圧が与えられることにより動作状態になって前記内燃機関に付属する機器を制御するコントローラとを備えた内燃機関用制御装置において、
前記整流回路は、カソードが正極側出力端子に共通接続された第１及び第２のダイオードと、前記第１のダイオードのアノードにカソードが接続され前記負極側出力端子にアノードが接続された第３のダイオードと、前記第２のダイオードのアノードにカソードが接続され、アノードが前記負極側出力端子に接続されたサイリスタとを備えた混合ブリッジ回路からなり、
前記コントローラは、前記磁石式交流発電機の出力から前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度が設定回転速度以下のときに前記サイリスタをオン状態にして前記混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、検出された回転速度が設定回転速度を超えたときに前記サイリスタをオフ状態に保って前記混合ブリッジ回路を半波整流回路として動作させるように前記回転速度に応じて前記サイリスタを制御する整流動作切り換え制御手段とを備えていること、
を特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項３】
内燃機関により駆動される磁石式交流発電機の交流出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力電圧を一定の直流電圧に変換する定電圧電源回路と、前記定電圧電源回路から電源電圧が与えられることにより動作状態になって前記内燃機関に付属する機器を制御するコントローラとを備えた内燃機関用制御装置において、
前記整流回路は、カソードが正極側出力端子に共通接続された第１及び第２のダイオードと、前記第１のダイオードのアノードにカソードが接続され前記負極側出力端子にアノードが接続された第３のダイオードと、前記第２のダイオードのアノードにドレインが接続され、ソースが前記負極側出力端子に接続されたＭＯＳＦＥＴとを備えた混合ブリッジ回路からなり、
前記コントローラは、前記磁石式交流発電機の出力から前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度が設定回転速度以下のときに前記ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にして前記混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、検出された回転速度が設定回転速度を超えたときに前記ＭＯＳＦＥＴをオン状態に保って前記混合ブリッジ回路を半波整流回路として動作させるように前記回転速度に応じて前記ＭＯＳＦＥＴを制御する整流動作切り換え制御手段とを備えていること、
を特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項４】
内燃機関により駆動される磁石式交流発電機の交流出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力電圧を一定の直流電圧に変換する定電圧電源回路と、前記定電圧電源回路から電源電圧が与えられることにより動作状態になって前記内燃機関に付属する機器を制御するコントローラとを備えた内燃機関用制御装置において、
前記整流回路は、カソードが正極側出力端子に共通接続された第１及び第２のダイオードと、前記第１のダイオードのアノードにカソードが接続され前記負極側出力端子にアノードが接続された第１のサイリスタと、前記第２のダイオードのアノードにカソードが接続されアノードが前記負極側出力端子に接続された第２のサイリスタとを備えた混合ブリッジ回路からなり、
前記コントローラは、前記磁石式交流発電機の出力から前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度が第１の設定回転速度以下のときに前記第１のサイリスタ及び第２のサイリスタの双方をオン状態にして前記混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、検出された回転速度が前記第１の設定回転速度を超え第２の設定回転速度未満のときに前記第１のサイリスタ及び第２のサイリスタのうちの一方をオン状態にし他方をオフ状態にして前記混合ブリッジ回路を半波整流回路として動作させ、検出された回転速度が前記第２の設定回転速度を超えているときには、前記第１のサイリスタ及び第２のサイリスタのうちの一方をオン状態にして他方をオフ状態にする状態と、前記第１のサイリスタ及び第２のサイリスタの双方をオフ状態にする状態とを交互に生じさせるように前記回転速度に応じて前記第１及び第２のサイリスタを制御する整流動作切り換え制御手段とを備えていること、
を特徴とする内燃機関用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットルバルブ、点火装置、燃料噴射装置等の内燃機関の付属機器を制御する内燃機関用制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用の回転速度を指示値に保つように制御する回転速度制御装置（電子ガバナ）や、機関の点火時期を制御する点火時期制御装置等の制御装置においては、マイクロプロセッサを備えたコントローラを用いて、制御に必要な演算処理等を行わせるようにしている。例えば電子ガバナにおいては、両端に一定の電圧が印加されたポテンショメータから得られる電圧信号を目標回転速度を指示するための速度指示信号として、この速度指示信号と、速度センサから得られる信号とをマイクロプロセッサに入力する。そして、速度センサの出力から検出した機関の回転速度度と速度指示信号により与えられた目標回転速度との偏差を演算し、演算された偏差を零にするために必要なスロットルバルブの操作量を演算して、演算された操作量だけスロットルバルブを変位させるように、スロットルバルブを操作するアクチュエータに駆動電流を流すことにより、内燃機関の回転速度を指示回転速度に一致させる。
【０００３】
この種の内燃機関用制御装置において、マイクロプロセッサやセンサなどの電源を磁石式交流発電機から得る場合には、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機の単相交流出力を整流するダイオードブリッジ全波整流回路と、この全波整流回路の出力を一定の直流電圧に変換する定電圧電源回路とを設けて、定電圧電源回路からマイクロプロセッサなどに電源電圧を与えるようにしている。このように、内燃機関により駆動される磁石発電機の出力でマイクロプロセッサ等に電源電圧を与えるようにした内燃機関用制御装置としては、例えば特許文献１に示されたもの（内燃機関用燃料噴射装置）がある。
内燃機関により駆動される磁石式交流発電機の単相交流出力を整流する全波整流回路の出力を定電圧電源回路に入力して、定電圧電源回路からマイクロプロセッサ等に電源電圧を与える場合、全波整流回路から定電圧電源回路に入力される電圧Ｖinは、図６に示すように、内燃機関の回転速度Ｎの上昇にほぼ比例して高くなっていく。定電圧電源回路は、例えば、全波整流回路から入力される電圧が設定値Ｖs以下のときにオン状態になり、入力電圧が設定値Ｖsを超えたときにオフ状態になるように制御されるトランジスタ等の電圧制御用スイッチ素子を備えていて、該電圧制御用スイッチ素子のオンオフにより出力電圧Ｖoutを設定値Ｖsに保つように制御する。この場合、定電圧電源回路が設定値Ｖsに等しい電圧を出力することができる回転速度領域は、全波整流回路の出力電圧が設定値Ｖs以上になる動作開始回転速度Ｎ1以上の領域である。従って、回転速度がＮ1以上の領域が、マイクロプロセッサによる制御が可能になる制御可能領域となる。
【特許文献１】特開平４−２３１６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に定電圧電源回路の電圧制御用スイッチ素子で生じる損失は、該定電圧電源回路に入力される電圧が高ければ高いほど大きくなる。従来の内燃機関用制御装置では、機関の低速時から高速時まで、磁石式交流発電機の全波整流出力を定電圧電源回路に入力して一定の直流電圧に変換するようにしていたため、機関の高速回転時に電圧制御用スイッチ素子で生じる損失が大きくなり、該スイッチ素子での発熱が多くなるのを避けられなかった。そのため、定電圧電源回路に設ける電圧制御用スイッチ素子として、損失定格が大きい高価な素子を用いる必要があり、コストが高くなるのを避けられなかった。また電圧制御用スイッチ素子に大きな放熱フィンを有するヒートシンクを取り付ける必要があったため、定電圧電源回路の部分が大形になるという問題もあった。
なお磁石式交流発電機の出力を整流する整流回路として半波整流回路を用いることも考えられるが、半波整流回路を用いた場合には、定電圧電源回路の入力電圧が図６のＶin´となり、設定値Ｖsに達する回転速度が高くなるため、図６において、制御可能領域の下限の回転速度Ｎ1´が高くなり、機関の低速時にマイクロプロセッサによる制御を行うことができなくなるという問題が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、マイクロプロセッサの動作を開始させる回転速度を十分に低くして、マイクロプロセッサによる制御が可能になる回転速度領域が狭くなるのを防ぎつつ、定電圧電源回路の電圧制御用スイッチ素子として損失定格が小さい安価なものを用いることができるようにするとともに、電圧制御用スイッチ素子に取り付けるヒートシンクの小形化を図ることができるようにした内燃機関用制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機の交流出力を整流する整流回路と、該整流回路の出力を一定の直流電圧に変換する定電圧電源回路と、該定電圧電源回路から電源電圧が与えられることにより動作状態になって内燃機関に付属する機器を制御するコントローラとを備えた内燃機関用制御装置を対象としたものである。
【０００７】
本発明においては、上記整流回路が、Ｈブリッジの１対の下辺の少なくとも一方をオンオフ制御が可能なスイッチ素子で構成し、他の辺をダイオードで構成した混合ブリッジ回路からなっていて、スイッチ素子のオンオフにより全波整流回路と半波整流回路とに切り換え得るように構成されている。
【０００８】
本発明においてはまた、コントローラに、磁石式交流発電機の出力から内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、回転速度検出手段により検出された回転速度が設定回転速度以下のときに混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、検出された回転速度が設定回転速度を超えたときに混合ブリッジ回路を半波整流回路として動作させるように回転速度に応じてスイッチ素子を制御する整流動作切り換え制御手段とが設けられている。
【０００９】
上記のように、磁石式交流発電機の出力を整流する整流回路を、全波整流回路と半波整流回路とに切り換えることができる混合ブリッジ回路により構成するとともに、回転速度が設定回転速度以下のときに混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、回転速度が設定回転速度を超えたときに混合ブリッジ回路を全波整流回路から半波整流回路に切り換える整流動作切り換え制御手段を設けておくと、機関の低速時に整流回路が設定値以上の電圧の出力を開始する回転速度を低くして、マイクロプロセッサが動作を開始する回転速度を低くすることができる。また機関の回転速度が設定回転速度を超える領域では、整流回路を半波整流回路として動作させて、定電圧電源回路に入力される電圧を従来より低くすることができるため、機関の高速回転時に定電圧電源回路の電圧制御用スイッチ素子で生じる損失を少なくして、該スイッチ素子からの発熱を抑えることができる。
【００１０】
本発明の好ましい態様では、上記整流回路を、カソードが正極側出力端子に共通接続された第１及び第２のダイオードと、第１のダイオードのアノードにカソードが接続され、負極側出力端子にアノードが接続された第３のダイオードと、第２のダイオードのアノードにカソードが接続され、アノードが負極側出力端子に接続されたサイリスタとを備えた混合ブリッジ回路により構成する。
【００１１】
この場合、コントローラに設ける整流動作切り換え制御手段は、回転速度検出手段により検出された回転速度が設定回転速度以下のときにサイリスタをオン状態にして混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、検出された回転速度が設定回転速度を超えたときにサイリスタをオフ状態に保って混合ブリッジ回路を半波整流回路として動作させるように回転速度に応じてサイリスタを制御する。
【００１２】
本発明の他の好ましい態様では、上記整流回路を、カソードが正極側出力端子に共通接続された第１及び第２のダイオードと、第１のダイオードのアノードにカソードが接続され、負極側出力端子にアノードが接続された第３のダイオードと、第２のダイオドのアノードにドレインが接続され、ソースが負極側出力端子に接続されたＭＯＳＦＥＴとを備えた混合ブリッジ回路により構成する。
【００１３】
この場合、コントローラに設ける整流動作切り換え制御手段は、回転速度検出手段により検出された回転速度が設定回転速度以下のときにＭＯＳＦＥＴをオフ状態にして混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、検出された回転速度が設定回転速度を超えたときにＭＯＳＦＥＴをオン状態に保って混合ブリッジ回路を半波整流回路として動作させるように回転速度に応じてＭＯＳＦＥＴを制御する。
【００１４】
本発明の他の好ましい態様では、上記整流回路を、カソードが正極側出力端子に共通接続された第１及び第２のダイオードと、第１のダイオードのアノードにカソードが接続され、負極側出力端子にアノードが接続された第１のサイリスタと、第２のダイオードのアノードにカソードが接続され、アノードが負極側出力端子に接続された第２のサイリスタとを備えた混合ブリッジ回路により構成する。
【００１５】
この場合、コントローラに設ける整流動作切り換え制御手段は、回転速度検出手段により検出された回転速度が第１の設定回転速度以下のときに第１のサイリスタ及び第２のサイリスタの双方をオン状態にして混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、検出された回転速度が第１の設定回転速度を超え第２の設定回転速度未満のときに第１のサイリスタ及び第２のサイリスタのうちの一方及び他方をそれぞれオン状態及びオフ状態にして混合ブリッジ回路を半波整流回路として動作させ、検出された回転速度が第２の設定回転速度を超えているときには、第１のサイリスタ及び第２のサイリスタのうちの一方及び他方をそれぞれオン状態及びオフ状態にする状態と、第１のサイリスタ及び第２のサイリスタの双方をオフ状態にする状態とを交互に生じさせるように回転速度に応じて第１及び第２のサイリスタを制御する。
【００１６】
このように構成すると、機関の高速回転時に、発電機の出力電圧を間引きして整流することができるため、機関の高速回転時に定電圧電源回路に入力される電圧を更に低くして、電圧制御用スイッチ素子で生じる損失のより一層の低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、磁石式交流発電機の出力を整流する整流回路を、全波整流回路と半波整流回路とに切り換えることができる混合ブリッジ回路により構成するとともに、回転速度が設定回転速度以下のときに混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、回転速度が設定回転速度を超えたときに混合ブリッジ回路を全波整流回路から半波整流回路に切り換える整流動作切り換え制御手段を設けたので、機関の低速時には整流回路が設定値以上の電圧の出力を開始する回転速度を低くして、マイクロプロセッサが動作を開始する回転速度を低くすることができ、また機関の回転速度が設定回転速度を超える領域では、定電圧電源回路に入力される電圧を従来より低くして、機関の高速回転時に定電圧電源回路の電圧制御用スイッチ素子で生じる損失を少なくすることができる。
従って、マイクロプロセッサによる制御が可能になる回転速度領域を狭くすることなく、定電圧電源回路で安価なスイッチ素子を用いることを可能にして、コストの低減を図るとともに、スイッチ素子に取り付けるヒートシンクを小形にして装置の小形化を図ることができるという利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態の構成を示したもので、同図において、１は内燃機関により駆動される磁石式交流発電機、２は発電機１の単相交流出力を整流する整流回路、３は整流回路の出力端子間に接続された電源コンデンサ、４は整流回路２の出力電圧を一定の直流電圧に変換する定電圧電源回路、５は定電圧電源回路４から電源電圧が与えられることにより動作状態になって内燃機関に付属する機器を制御するコントローラである。
【００１９】
更に詳細に説明すると、整流回路２は、Ｈブリッジの１対の下辺の少なくとも一方をスイッチ素子で構成し、他の辺をダイオードで構成した混合ブリッジ回路により構成される。図示の例では、カソードが正極側出力端子２ａに共通接続された第１及び第２のダイオードＤ1及びＤ2と、第１のダイオードＤ1のアノードにカソードが接続され負極側出力端子２ｂにアノードが接続された第３のダイオードＤ3と、第２のダイオードＤ2のアノードにカソードが接続され、アノードが負極側出力端子２ｂに接続されたサイリスタＴh（スイッチ素子）とを備えた混合ブリッジ回路により整流回路２が構成され、整流回路２の入力端子２ｕ及び２ｖはそれぞれ、磁石式交流発電機１の発電コイル１ａの一端１a1及び他端１a2に接続されている。整流回路２の負極側出力端子２ｂは接地され、正極側出力端子２ａと接地間に電源コンデンサ３が接続されている。この整流回路は、サイリスタＴhをオン状態にしたときに全波整流回路として動作し、サイリスタＴhをオフ状態にしたときに半波整流回路として動作する。
【００２０】
定電圧電源回路４は、電源コンデンサ３の非接地側端子にコレクタが接続された電圧制御用スイッチとしてのＮＰＮトランジスタＴＲ1と、トランジスタＴＲ1のコレクタベース間に接続された抵抗器Ｒ1と、トランジスタＴＲ1のベースと接地間にアノードを接地側に向けて接続されたツェナーダイオードＺＤ1と、トランジスタＴＲ1のエミッタと接地間に接続されたコンデンサＣ1とを備えており、コンデンサＣ1の非接地側端子から正極性側の出力端子４ａが導出されている。
【００２１】
この定電圧回路においては、コンデンサＣ1の両端に得られる出力電圧Ｖoutが、抵抗器Ｒ1による電圧降下とツェナーダイオードＺＤ1のツェナー電圧との和により決まる設定値Ｖsよりも低いときにトランジスタＴＲ1がオン状態になって整流回路２の出力電圧をコンデンサＣ1に印加し、出力電圧Ｖoutが設定値Ｖsよりも高くなったときにトランジスタＴＲ1がオフ状態になってコンデンサＣ1を整流回路２から切り離す。従って、コンデンサＣ1の両端に得られる出力電圧Ｖoutは設定値Ｖsに保たれる。設定値Ｖsはコントローラ５を駆動するのに適した電圧（例えば５［Ｖ］）に設定されている。
【００２２】
コントローラ５は、マイクロプロセッサ５Ａと、発電機１の出力を入力として機関の回転速度に比例する周波数の速度検出信号を出力する速度検出信号発生回路５Ｂと、スイッチ駆動回路５Ｃとを備えている。マイクロプロセッサ５Ａは電源端子５ａと接地端子５ｂとを有していて、定電圧電源回路４の出力電圧Ｖoutが電源端子５ａと接地端子５ｂとの間に印加されている。
【００２３】
図示の速度検出信号発生回路５Ｂは、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ2と、トランジスタＴＲ2のベースに一端が接続された抵抗器Ｒ2と、抵抗器Ｒ2の他端にカソードが接続され、アノードが発電コイル１ａの他端１a2に接続されたダイオードＤ5とからなり、トランジスタＴＲ2のコレクタ（回転速度検出手段の出力端子）がマイクロプロセッサ５ＡのポートＡ1に接続されている。ポートＡ1にはプルアップ抵抗器Ｒ3を通して定電圧電源回路４の出力電圧Ｖoutが印加されている。
【００２４】
速度検出信号発生回路５Ｂにおいては、発電コイル１ａが発生する交流電圧Ｖe（図５Ａ参照）の負の半波の電圧がしきい値を超えている期間トランジスタＴＲ2がオン状態になるためそのコレクタの電位がＬレベル（ローレベル）になり、交流電圧Ｖeの負の半波の電圧がしきい値未満になっている期間及び交流電圧Ｖeの正の半波の期間はトランジスタＴＲ2がオフ状態を保持するため、そのコレクタの電位がＨレベル（ハイレベル）を保持する。従って、速度検出信号発生回路５Ｂは、図５（Ｃ）のような矩形波状の速度検出信号Ｖnを発生する。
【００２５】
マイクロプロセッサ５Ａは、上記速度検出信号の立上りまたは立下りでプログラムに割り込みをかけて速度検出信号の発生間隔を検出し、検出した速度検出信号の発生間隔から機関の回転速度を演算する。マイクロプロセッサが回転速度を演算する過程により回転速度演算手段が構成され、この回転速度演算手段と、速度検出信号発生回路５Ｂとにより、回転速度検出手段が構成される。
【００２６】
スイッチ駆動回路５Ｃは、マイクロプロセッサ５Ａからスイッチオン指令が発生したときにサイリスタＴhにトリガ信号を与える回路で、整流回路２の正極側出力端子２ａに一端が接続された抵抗器Ｒ4と、抵抗器Ｒ4の他端にアノードが接続されたダイオードＤ6及びＤ7と、ダイオードＤ6のアノードにコレクタが接続され、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ3と、ダイオードＤ7のカソードとサイリスタＴhのゲートとの間に接続された抵抗器Ｒ5と、トランジスタＴＲ3のベースとマイクロプロセッサ５ＡのポートＡ2との間に接続された抵抗器Ｒ6とからなっている。  
【００２７】
コントローラ５は、マイクロプロセッサ５Ａに所定のプログラムを実行させることにより、上記回転速度演算手段の外に、検出された回転速度に対して内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段、回転速度やスロットルバルブ開度等の各種の制御条件に対して燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段、機関の回転速度を指示回転速度に保つようにスロットルバルブを制御する回転速度制御手段等の各種の制御手段を必要に応じて構成する。
【００２８】
本発明においては、点火時期制御手段、燃料噴射制御手段、回転速度制御手段など、従来から設けられている制御手段の外に更に、回転速度検出手段により検出された回転速度Ｎが設定回転速度Ｎs1以下のときにポートＡ2からスイッチ駆動回路５Ｃにスイッチオン指令を与え、検出された回転速度が設定回転速度Ｎs1を超えたときにポートＡ2からスイッチ駆動回路５Ｃにスイッチオフ指令を与えるスイッチオンオフ指令発生手段がマイクロプロセッサ５Ａにより構成される。そして、このスイッチオンオフ指令発生手段と、スイッチ駆動回路５Ｃとにより、回転速度検出手段により検出された回転速度Ｎが設定回転速度Ｎs1以下のときに整流回路２を構成する混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、検出された回転速度が設定回転速度Ｎs1を超えたときに混合ブリッジ回路を半波整流回路として動作させるように、回転速度Ｎに応じてサイリスタＴh（スイッチ素子）を制御する整流動作切り換え制御手段が構成される。
【００２９】
上記スイッチオンオフ指令発生手段を構成するためにマイクロプロセッサに実行させるタスクのアルゴリズムを示すフローチャートを図７に示した。図７のタスクは一定の時間（例えば８０［msec］）間隔で実行される。このタスクが開始されると、先ずステップ１で別のタスクで演算されてＲＡＭに記憶されている回転速度Ｎを読み込み、ステップ２で読み込んだ回転速度Ｎが設定回転速度Ｎs1以下であるか否かを判定する。その結果、回転速度Ｎが設定回転速度Ｎs1以下である場合には、ステップ３でポートＡ2の電位をＬレベル（ローレベル）にすることにより、スイッチオン指令を発生し、このタスクを終了する。またステップ２で回転速度Ｎが設定回転速度Ｎs1以下でない（設定回転速度を超えている）と判定されたときには、ステップ４に進んでポートＡ2の電位をＨレベル（ハイレベル）にすることによりスイッチオフ指令を発生し、このタスクを終了する。
【００３０】
図１に示した実施形態において、内燃機関が回転すると、磁石式交流発電機１が図５（Ａ）に示すように交流電圧Ｖeを発生し、整流回路２から図５（Ｂ）に示す波形の電圧が出力される。図５（Ｂ）に波線で示した波形は、電源コンデンサ３の両端の電圧であり、この電圧が定電圧電源回路４に入力電圧Ｖinとして与えられる。回転速度が設定回転速度Ｎs1以下のときには、マイクロプロセッサがポートＡ2の電位をＬレベルにしてスイッチオン指令を発生しているため、スイッチ駆動回路５ＣのトランジスタＴＲ3がオフ状態を保持している。この状態では、電源コンデンサ３側からダイオードＤ7と抵抗器Ｒ5とを通してサイリスタＴhにトリガ信号が与えられるため、サイリスタＴhはそのアノードカソード間に順方向の電圧が印加されたときにオン状態になる。このとき整流回路２は全波整流回路として動作し、図５（Ｂ）の左端に示した時刻ｔ1からｔ2までの領域のように、発電機の出力電圧Ｖeを全波整流した波形の電圧が整流回路２から出力される。従って、機関の低速回転時には、図２の曲線ｂのように、回転速度Ｎが動作開始回転速度Ｎ1に達したときに定電圧電源回路４の入力電圧Ｖinが設定値Ｖsに達して、定電圧電源回路４から設定値Ｖsの直流電圧Ｖoutが出力され、マイクロプロセッサ５Ａが動作状態になる。従って機関の低速時においてもマイクロプロセッサによる各種の制御を行わせることができる。
【００３１】
機関の回転速度が設定回転速度Ｎs1を超えると、マイクロプロセッサがポートＡ2の電位をＨレベルにしてスイッチオフ指令を発生する。このときトランジスタＴＲ3がオン状態になるため、サイリスタＴhに与えられていたトリガ信号がダイオードＤ6とトランジスタＴＲ3とを通してサイリスタＴhから側路される。従ってサイリスタＴhはオン状態になることができなくなる。このとき整流回路２は半波整流回路として動作するため、図２に示した曲線ｂのように、定電圧電源回路の入力電圧Ｖinが低下する。なお図２に直線ａで示したＶin対Ｎ特性は、図６に実線で示したＶin対Ｎ特性と同じものである。
【００３２】
定電圧電源回路４の電圧制御用スイッチ素子として図示の例のようにトランジスタＴＲ1を用いる場合、該トランジスタで生じる損失Ｐdは、そのコレクタ電流ｉcと、コレクタエミッタ間電圧Ｖce（＝Ｖin−Ｖout）とから下記の式により与えられる。
Ｐd＝Ｖce×ｉc
＝（Ｖin−Ｖout）×ｉc                                            …（１）
【００３３】
従って、図６の直線ａのように、定電圧電源回路の入力電圧Ｖinが機関の回転速度に比例して上昇していくと、機関の高速時にトランジスタＴＲ1で生じる損失が大きくなり、該トランジスタからの発熱が多くなる。これに対し、図１に示した実施形態では、回転速度が設定回転速度Ｎs1を超える領域でサイリスタＴhをオフ状態にすることにより、整流回路２を半波整流回路として動作させて、定電圧電源回路の入力電圧Ｖinを下げるため、機関の高速時にトランジスタＴＲ1で生じる損失を少なくすることができ、該トランジスタからの発熱を少なくすることができる。
【００３４】
上記のように、本発明によれば、機関の低速時に整流回路２を全波整流回路として動作させるため、整流回路２が設定値Ｖs以上の電圧の出力を開始する回転速度Ｎ1を低くして、マイクロプロセッサ５Ａが動作を開始する回転速度を低くすることができる。また機関の回転速度Ｎが設定回転速度Ｎs1を超える領域では、整流回路２を半波整流回路として動作させて、定電圧電源回路４に入力される電圧Ｖinを従来より低くすることができるため、機関の高速回転時に定電圧電源回路の電圧制御用スイッチ素子で生じる損失を少なくして、該スイッチ素子からの発熱を抑えることができる。
【００３５】
図３は本発明の第２の実施形態を示したものである。図１の実施形態では、整流回路に設けるスイッチ素子としてサイリスタＴhを用いたが、図３に示した実施形態では、サイリスタに代えて、ＭＯＳＦＥＴ  Ｆ1がスイッチ素子として用いられている。即ち、この実施形態では、カソードが正極側出力端子２ａに共通接続された第１及び第２のダイオードＤ1及びＤ2と、第１のダイオードＤ1のアノードにカソードが接続され負極側出力端子２ｂにアノードが接続された第３のダイオードＤ3と、第２のダイオードＤ2のアノードにドレインが接続され、ソースが負極側出力端子２ｂに接続されたＭＯＳＦＥＴ  Ｆ1とからなる混合ブリッジ回路により整流回路２が構成されている。ＭＯＳＦＥＴ  Ｆ1のドレインソース間には寄生ダイオードＤ4が形成されている。
【００３６】
この整流回路においては、ＭＯＳＦＥＴ  Ｆ1がオフ状態にあるときに、ダイオードＤ1ないしＤ3と、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードＤ4とにより全波整流回路が構成される。またＭＯＳＦＥＴがオン状態にあるときには、発電コイル１ａの他端１a2が接地されるため、整流回路２が半波整流回路として動作する。
【００３７】
またスイッチ駆動回路５Ｃは、エミッタが接地され、ベースがマイクロプロセッサのポートＡ2に抵抗器Ｒ6を通して接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ3と、エミッタが整流回路２の正極側出力端子２ａに接続され、ベースが抵抗器Ｒ7を通してトランジスタＴＲ3のコレクタに接続されたトランジスタＴＲ4と、トランジスタＴＲ4のコレクタとＭＯＳＦＥＴのゲートとの間に接続された抵抗器Ｒ8とからなっている。このスイッチ駆動回路においては、マイクロコンピュータのポートＡ2の電位がＨレベルにされてトランジスタＴＲ3がオン状態にされたときにトランジスタＴＲ4がオン状態になってＭＯＳＦＥＴ  Ｆ1に駆動信号を与え、ポートＡ2の電位がＬレベルにされてトランジスタＴＲ3がオフ状態にされたときにトランジスタＴＲ4がオフ状態になってＭＯＳＦＥＴへの駆動信号の供給を停止する。
【００３８】
コントローラ５は、図１に示した実施形態と同様に、速度検出信号発生回路５Ｂから出力される速度検出信号Ｖnから回転速度を検出する回転速度検出手段を備えている。コントローラ５はまた、回転速度検出手段により検出された回転速度が設定回転速度以下のときにポートＡ2の電位をＬレベルにしてスイッチオフ指令を発生し、回転速度が設定回転速度を超えているときにポートＡ2の電位をＨレベルにしてスイッチオン指令を発生するスイッチオンオフ指令発生手段を備えており、このスイッチオンオフ指令発生手段とスイッチ駆動回路５Ｃとにより、回転速度が設定回転速度以下の時にＭＯＳＦＥＴをオフ状態にして混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、検出された回転速度が設定回転速度を超えたときに前記ＭＯＳＦＥＴをオン状態に保って混合ブリッジ回路を半波整流回路として動作させるように回転速度に応じてＭＯＳＦＥＴを制御する整流動作切り換え制御手段を構成する。
【００３９】
上記スイッチオンオフ指令発生手段を構成するためにマイクロプロセッサに実行させるタスクのアルゴリズムの一例を示すフローチャートを図８に示した。図８に示したフローチャートは、図７のステップ３とステップ４とを入れ替えたものに相当する。
【００４０】
また図３に示した実施形態では、回転速度が設定回転速度Ｎs1を超える領域で、発電コイル１ａの他端１a2がＭＯＳＦＥＴ  Ｆ1を通して接地されるため、設定回転速度以上の領域でも速度検出信号を発生させるために、速度検出信号発生回路５ＢのダイオードＤ5のアノードが発電コイル１ａの一端１a1に接続されている。この場合、速度検出信号Ｖnの波形は図５の（Ｃ）に示した波形を反転させた波形になる。図３に示した実施形態のその他の構成は図１に示した実施形態と同様である。
【００４１】
図４は本発明の第３の実施形態を示したもので、この実施形態では、カソードが正極側出力端子２ａに共通接続された第１及び第２のダイオードＤ1及びＤ2と、第１のダイオードＤ1のアノードにカソードが接続され、負極側出力端子２ｂにアノードが接続された第１のサイリスタＴh1と、第２のダイオードＤ2のアノードにカソードが接続されアノードが負極側出力端子２ｂに接続された第２のサイリスタＴh2とを備えた混合ブリッジ回路により整流回路２が構成されている。
【００４２】
スイッチ駆動回路５Ｃは、第１のサイリスタＴh1を駆動する回路と、第２のサイリスタＴh2を駆動する回路とからなっている。第１のサイリスタＴh1を駆動する回路は、整流回路２の正極側出力端子２ａに一端が接続された抵抗器Ｒ41と、抵抗器Ｒ41の他端にアノードが接続されたダイオードＤ61及びＤ71と、ダイオードＤ61のカソードにコレクタが接続され、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ31と、ダイオードＤ71のカソードとサイリスタＴh1のゲートとの間に接続された抵抗器Ｒ51と、トランジスタＴＲ31のベースとマイクロプロセッサ５ＡのポートＡ2との間に接続された抵抗器Ｒ61とからなっている。また第２のサイリスタＴh2を駆動する回路は、整流回路２の正極側出力端子２ａに一端が接続された抵抗器Ｒ42と、抵抗器Ｒ42の他端にアノードが接続されたダイオードＤ62及びＤ72と、ダイオードＤ62のカソードにコレクタが接続され、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ32と、ダイオードＤ72のカソードとサイリスタＴh2のゲートとの間に接続された抵抗器Ｒ52と、トランジスタＴＲ32のベースとマイクロプロセッサ５ＡのポートＡ3との間に接続された抵抗器Ｒ62とからなっている。第１のサイリスタＴh1を駆動する回路及び第２のサイリスタＴh2を駆動する回路の動作は図１に示したスイッチ駆動回路５Ｃの動作と同様である。即ち、トランジスタＴＲ61がオフ状態にあるとき及びトランジスタＴＲ62がオフ状態にあるときにそれぞれサイリスタＴh1及びＴh2にトリガ信号が与えられ、トランジスタＴＲ61がオン状態にあるとき及びトランジスタＴＲ62がオン状態にあるときにそれぞれサイリスタＴh1及びＴh2へのトリガ信号の供給が停止される。
【００４３】
コントローラ５には、図１に示した実施形態と同様に、速度検出信号発生回路５Ｂから出力される速度検出信号Ｖnから回転速度を検出する回転速度検出手段を備えている。コントローラ５はまた、回転速度検出手段により検出された回転速度が第１の設定回転速度Ｎs1以下のときに第１のサイリスタＴh1及び第２のサイリスタＴh2をそれぞれオン状態にすることを指令するオン指令を発生し、回転速度が第１の設定回転速度Ｎs2を超え第２の設定回転速度Ｎs2（＞Ｎs1）未満のときに第１のサイリスタＴh1及び第２のサイリスタＴh2のうちの一方をオン状態にするオン指令と他方をオフ状態にするオフ指令を発生し、回転速度が第２の設定回転速度Ｎs2を超えているときには、第１のサイリスタＴh1及び第２のサイリスタＴh2のうちの一方をオン状態にするオン指令及び他方をオフ状態にするオフ指令を所定の期間発生する状態と、第１のサイリスタＴh1及び第２のサイリスタＴh2の双方をオフ状態にするオフ指令を所定の期間発生する状態とを交互に生じさせるスイッチオンオフ指令発生手段を備えており、このスイッチオンオフ指令発生手段と、スイッチ駆動回路５Ｃとにより、回転速度が第１の設定回転速度Ｎs1以下のときに第１のサイリスタＴh1及び第２のサイリスタＴh2の双方をオン状態にして整流回路２を構成する混合ブリッジ回路を全波整流回路として動作させ、検出された回転速度が第１の設定回転速度Ｎs2を超え第２の設定回転速度Ｎs2（＞Ｎs1）未満のときに第１のサイリスタＴh1及び第２のサイリスタＴh2のうちの一方をオン状態にし他方をオフ状態にして混合ブリッジ回路を半波整流回路として動作させ、検出された回転速度が第２の設定回転速度Ｎs2を超えているときには、第１のサイリスタＴh1及び第２のサイリスタＴh2のうちの一方をオン状態にして他方を所定期間オフ状態にする状態と、第１のサイリスタＴh1及び第２のサイリスタＴh2の双方を所定期間オフ状態にする状態とを交互に生じさせるように回転速度に応じて第１及び第２のサイリスタを制御する整流動作切り換え制御手段を構成する。
【００４４】
上記スイッチオンオフ指令発生手段を構成するために微小時間間隔でマイクロプロセッサに実行させるタスクのアルゴリズムの一例を示すフローチャートを図９に示した。このアルゴリズムによる場合には、ステップ１で回転速度Ｎを読み込み、ステップ２で回転速度Ｎを第１の設定回転速度Ｎs1と比較する。その結果、Ｎ≦Ｎs1であるときには、ステップ３でポートＡ2の電位をＬレベルにして第１のサイリスタＴh1をオン状態にすることを指令する第１スイッチオン指令を発生させ、ステップ４でポートＡ3の電位をＬレベルにすることにより、第２のサイリスタＴh2をオン状態にすることを指令する第２スイッチオン指令を発生させる。
【００４５】
ステップ２でＮ≦Ｎs1でない（Ｎ＞Ｎs1である）と判定されたときには、ステップ５に進んで回転速度Ｎを第２の設定回転速度Ｎs2と比較する。その結果、Ｎ≦Ｎs2であるときには、ステップ６でポートＡ2の電位をＨレベルにして第１のサイリスタＴh1をオフ状態にすることを指令する第１スイッチオフ指令を発生し、ステップ７でポートＡ3の電位をＬレベルにして第２のサイリスタＴh2をオン状態にすることを指令する第２スイッチオン指令を発生する。
【００４６】
またステップ５でＮ≦Ｎs2でないと判定されたとき（Ｎ＞Ｎs2であると判定されたとき）には、ステップ８に速度検出信号Ｖnの立下り（発電機の出力電圧Ｖeの負の半波の立上り）が検出されているか否かを判定し、検出されている場合には、ステップ９に進んでフラグが０であるか否かを判定する。最初はフラグが０であるため、ステップ１０に進んでポートＡ2の電位をＨレベルにすることにより第１のサイリスタＴh1をオフ状態にすることを指令する第１スイッチオフ指令を発生し、ステップ１１でポートＡ3の電位をＨレベルにすることにより第２のサイリスタＴh2をオフ状態にすることを指令する第２スイッチオフ指令を発生する。その後ステップ１２でフラグを１にセットしてこのタスクを終了する。ステップ８で速度検出信号の立下りが検出されていない（立上りが検出されている）と判定されたときには、以後何もしないでこのタスクを終了する。ステップ８で速度検出信号Ｖnの立下りが検出されていると判定され、ステップ９でフラグが０でない（１である）と判定されたときには、ステップ１３に進んで第１スイッチオン指令を発生させ、ステップ１４で第２スイッチオフ指令を発生させる。その後ステップ１５でフラグを０としてこのタスクを終了する。
【００４７】
図９に示したようにスイッチオンオフ指令発生手段を構成した場合には、図５に示す時刻ｔ2で回転速度Ｎが第１の設定回転速度Ｎs1を超えたときに図９のステップ６及び７が実行されて第１スイッチオフ指令と第２スイッチオン指令が発生するため、第１のサイリスタＴh1がオフ状態にされ、第２のサイリスタＴh2がオン状態にされる。従って発電コイル１ａが出力する正の半波の電圧が整流回路２を通して出力される。また時刻ｔ3で回転速度Ｎが第２の設定回転速度Ｎs2を超えた後、速度検出信号Ｖnのレベル変化から発電コイル１ａの出力電圧の負の半波の立上りが検出されると、図９のステップ１０と１１とが実行されて第１スイッチオフ指令と第２スイッチオフ指令とが発生するため、第１のサイリスタＴh1及び第２のサイリスタＴh2が共にオフ状態にされ、整流回路２が出力を停止する。その後再度発電コイル１ａの出力電圧の負の半波の立上りが検出されると、図９のステップ１３及び１４が実行されて第１スイッチオン指令と第２スイッチオフ指令とが発生するため、第１のサイリスタがオン状態にされ、第２のサイリスタＴh2がオフ状態にされる。この状態では、発電コイル１ａの出力の負の半波の電圧が整流回路２を通して出力される。
【００４８】
上記のような制御を行わせた場合、図５において、時刻ｔ1からｔ2までの領域は、整流回路が全波整流回路として動作する全波整流領域となり、時刻ｔ2からｔ3までの領域は整流回路が半波整流回路として動作する半波整流領域となる。また時刻ｔ3以降の領域は、整流回路が所定の期間（上記の例では発電機の出力の１サイクルの期間）出力を停止する状態と、整流回路が所定の期間半波整流動作を行う状態とが交互に生じて発電機の出力が所定の周期で間引かれる間引き制御領域となる。
なお図１に示した実施形態及び図３に示した実施形態による場合には、図５の時刻ｔ3以降の領域も半波整流領域となる。
【００４９】
図４に示した実施形態によれば、回転速度が第２の設定回転速度Ｎs2を超える領域で、整流回路の出力が所定の周期で間引かれるため、定電圧電源回路の入力電圧Ｖin対回転速度Ｎ特性は、図２に波線で示した曲線ｃのような特性になり、回転速度が第２の設定回転速度Ｎs2を超える高速領域で定電圧電源回路に入力される電圧を更に低くして、トランジスタＴＲ1で生じる損失を少なくすることができる。
【００５０】
図９に示した例では、ステップ１３で第１スイッチオン指令を発生させ、ステップ１４で第２スイッチオフ指令を発生させたが、ステップ１３で第１スイッチオフ指令を発生させ、ステップ１４で第２スイッチオン指令を発生させて、半波整流時に発電コイル１ａの正の半波の電圧を出力させるようにしてもよい。
【００５１】
図９に示した例では、回転速度が第２の設定回転速度Ｎs2を超える領域で、発電機の出力の１サイクルの期間整流回路の整流動作を停止させ、次の１サイクルの期間整流回路を半波整流回路として動作させるようにしたが、回転速度が第２の設定回転速度Ｎs2を超える領域では、整流回路が所定の期間出力を停止する状態と、整流回路が所定の期間半波整流動作を行う状態とが交互に生じて発電機の出力が所定の周期で間引かれるようにすればよく、整流回路が動作を停止する期間及び半波整流動作を行う期間の設定の仕方は上記の例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示した回路図である。
【図２】本発明に係わる制御装置の定電圧回路の入力電圧と回転速度との関係を与える特性を概略的に示したグラフである。
【図３】本発明の第２の実施形態の構成を示した回路図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の構成を示した回路図である。
【図５】本発明の実施形態において発電機から出力される電圧と、整流回路から出力される電圧と、速度検出信号発生回路から出力される速度検出信号とを示した波形図である。
【図６】従来の制御装置において定電圧電源回路に入力される電圧と回転速度との関係を与える特性を概略的に示したグラフである。
【図７】本発明の第１の実施形態においてマイクロプロセッサに実行させるタスクのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態においてマイクロプロセッサに実行させるタスクのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態においてマイクロプロセッサに実行させるタスクのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１  磁石式交流発電機
２  整流回路
３  電源コンデンサ
４  定電圧電源回路
５  コントローラ
５Ａ  マイクロプロセッサ
５Ｂ  速度検出信号発生回路
５Ｃ  スイッチ駆動回路
Ｔh，Ｔh1，Ｔh2  サイリスタ
Ｆ1  ＭＯＳＦＥＴ
【図１】
2005147016.tif 000003
【図２】
2005147016.tif 000004
【図３】
2005147016.tif 000005
【図４】
2005147016.tif 000006
【図５】
2005147016.tif 000007
【図６】
2005147016.tif 000008
【図７】
2005147016.tif 000009
【図８】
2005147016.tif 000010
【図９】
2005147016.tif 000011